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Academic year: 2021

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(1)

博 士 ( 農 学 ) 李    鵬

     学 位 論 文 題 名

    Study on biosynthesis of theobroxide and its related compounds in Lasiodiplodia theobroTnae     (Lasiodiplodia theobromae が 生産 す るTheobroxide 及び      関 連 化 合 物 の 生 合 成 研 究 )

学 位 論 文 内 容 の 要 旨

    

熱帯、亜熱帯に広く分布 する病尿陸糸状菌Lasiodip.ぬぬぬめ卿 餾は貯蔵中の果物や根菜類 に 感染し、深刻な被害を与え る。本菌の主要代謝産物であるセオプロキシド3はパレショ( 動切黼 加 協弸

M

珊L)のマイクロチュ リ弋ー形成やアサガオ(黝田悦心′めの花芽形成を誘導する。また、

セオプロキシドはアサガオやホウレンソウ( 駟む期℃ぬ鹹死ゼぬL)の茎伸長を阻害するなど、農業生 産 に 利用 可能 な植 物 ホル モン 様の 興味 あ る生 理活 性を有 する。そのほか、本菌はセオ プロキシ ド の カ ´ レ ポ ニ 丿 レ ジ オ キ 湘 購 卿 、 (

1

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1

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め 曲瑚 翰n‐

1

瑚e)などのポリケチド系 代謝産物やジャスモン酸を生 産する。

    

本 研究 は 、主 要代 謝産 物で あ る化 合物

3

お よび

4

の 生合 成経 路を 明 らか にし 、生 合成 中 間 体 投 与に よル イヒ 合 物3の 生産 性を向上するとともに、己 めめ加弸嫐培養液中での新た なマイク ロチューパ一形成誘導物質の探索を目的に行ったものである。

  

(1)己砒励卿 餾の新規代謝産物の精製構造決定 )

本 菌 の 培養 液 (ポ テト −1%グ ルコ ース 培 地) から 新規 のマ イ クロ チュ ーバ ー形 成 誘導 物質

1

を シ リカゲルカラムクロマトグ ラフイーにより分離した(

3

.75噛尼培養液)。化合物

1

田RHMS: 附

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3

1

敏 ) ,

C

江 坏

k

8b

12

゜ ) の 鷺 醂 随 と 相 対 配 置 は

R

、 ぬ お よ び

COSY HMQC

HMBC

を 含 む

NMR

測 定 に よ り 、

6

h

弧 虹 野 馴

asiodido

n

と 決 定 し た 。 絶 対 構 造 は1を メ チ ル 化 後 、 ( + ) 一

b

よ て 辭

Hm

A

誘 導 体 化 し 、 改 良

M

甜 財 法 に よ り (

3R69

と 決 定 し た 。

  

化 合物

1

の バレ ショ のマ イク 口 チュ ーバ 一形 成 誘導活性 は

10

,Mで認められたが、ジ ャスモン 酸やセオプロキシドよりも活性

t

剖勘ゝった。

Lasiodiplodin 2: R=H

(3R, 6S)‑6‑hydroxylasiodiplodin l: RH

(2)

セ オプ ロキ シ ド3及 び その カル ポニ ルジ オ キシ 誘導 体4の生合成2)

液 体培 地 にlOmMの 重水 素 及び

BC

ー で標 識し た 酢酸

([1‑

Bq

―、[2‐ロq‐、c12 ‑ BC2]̲、2H3,2‐Bq‐)を加え、己

theobromae

を 接 種 後

7

日 間 また は

14

日 間培 養し た。 生 成 した セ オプ ロキ シド

3

と 化合 物4を酢 酸エ チ ルで 抽出 し 、シ リカ勿レカラムで精製した 後丶アセチ)Wヒした。

― 991 ‑

(2)

ヨ も       | ヨ d         t         コ |     a     。         O 。 巌 , 〆 ¨     エ

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G 廿 丿 レ 洗 = ) 1 4 瀦 再 鼎 G 浄 丿 レ 洗 卅 、 ニ こ 纛 B d 尠 ぶ ハ 階 , 鼎 鶏 c D X J ぐ ・ 7 瀦 } ま イ § 塑   3

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。 夢

       

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R g l   P o s s i b l e   b i o s y n t h e r i c   p a t h w a y   o f   c o m p o u n d s   3   a n d   4 Z   L a b e l i n g   p a t t e m s   o f   o o m p o u n d s   3   a n d   4

1 )   P e n g ,   e t   a l u   N o v e l   p o t a t o   m i c r o ‑ t u b e r   : i n d u c i n g   c o m p o u n d   ( 3 R   6 6 ‑ h y d r o x y l a s i o d i p l o d i n ,

f r o m   a   s t r a i n   o f   L a s i o d i p l o d i a   t h e o b r o m a e .   B i o s c i .   B i o t e c h n o L   B i o c h e n z ,   ( 2 0 0 5 )   6 9 u   1 6 1 0 ‑ 1 6 1 2 1

2 )   P e n g   L i u   e t   a l . B i o s y n t h e s i s   o f   t h e o b r o x i d e   a n d   i t s   r e l a t e d 8 m p o u n d s m e t a b o l i t e s   o f

L a s i o d i p l o d i a   t h e o b r o m a e   P h y t o c h e m i s t r y ,   ( 2 0 0 7 )   6 8 8 1 9 ‑ 8 2 3 1

(3)

学 位論文審査の要旨 主 査    教 授    鍋 田 憲 助 副 査    教 授    生 方    信 副査   准教授   松浦英幸 副 査    助 教    高 橋 公 咲

     学位論文題名

    Study on biosynthesis of theobroxide and its related compounds in Lasiodiplodia theobroTnae     (Lasiodiplodia theobromae が生産するTheobroxide 及び      関連化合物の生合成研究)

    

熱 帯 、 亜 熱 帯 に 広 く 分 布 す る 病 原 性 糸 状 菌

Las

め 逝 め 鰯 必 飴 加 伽

2

舶 は 貯 蔵 中 の 果 物 や 根 菜 類 に 感 染 し 、 深 刻 な 被 害 を 与 え る 。 本 菌 の 主 要 代 謝 産 物 で あ る セ オ ブ ロ キ シ ド

3

Fig

1

) は バ レ シ ョ ( 駒 ぬ ぬ

nm

紅 ぬ 脚 脚

L

. ) の マ イ ク ロ チ ュ ー バ

1

彰 成 や ア サ ガ オ

( 勵 ロ め 艢 め の 花 芽 形 成 を 誘 導 す る 。 ま た 、 セ オ ブ ロ キ シ ド は ア サ ガ オ や ホ ウ レ ン ソ ウ

( 母

m

a

洒甜 °´ ′ 鮒

aL

. ) の茎 伸長 を 阻害 する な ど、 農業 生 産に 利用 可 能な 植物 ホ ルモン様 の興 味 あ る 生 理 活 性 を 有 す る 。 そ の ほ か 、 本 菌 は セ オ ブ ロ キ シ ド の カ ル ボ ニ ル ジ オ キ シ 誘 導 体 {

4

1S4R5S6

カ・7,9.dioxa.3‐methyl.8.oxobicycle‐[4,3,oJ.2‐nonene‐4,5‐(liol}、la8iodiplodin

2

4

hydroxyla8io

(lip10din,5.

hydroxyla8iodip10din

、mellein(

8

・11ydr0】【y.3・

methyl

. ね

ochroman

‐1‐

one

冫などのポリケチド系代謝産物やジャスモン酸を生産する。

    

本 研 究 は 、 主 要 代 謝 産 物 で あ る 化 合 物

3

お よ び

4

の 生 合 成 経 路 を 明 ら か に し 、 生 合 成 中 間 体 投 与 に よ り 化 合 物

3

の 生 産 性 を 向 上 す る と と も に 、 己 必 印 血 仇 ロ 日

e

培 養 液 中 で の 新 た なマイクロチューバー形成誘導物質の探索を目的に行ったものである。

    

(1)ム必舶血伽aeの新規代謝産物の精製と構造決定

本 菌 の 培 養 液 ( ポ テ 卜 ー

1

% グ ル コ ー ス 培 地 ) か ら 新 規 の マ イ ク ロ チ ュ ー バ う 形 成 誘 導 物 質

1

を シ リ カ グ ル カ ラ ム ク ロ マ ト グ ラ フ イ ー に よ り 分 離 し た (

3

75Ig

仏 培 養 液 ) 。 化 合 物

1

HRFIMS

: [ 間 +

found

皿 /

z

308

1630

C17H2405

, [

Q

D

1

蛮 ) の 平 面 構 造 と 相 対 配 置 を

IR

、MSおよびCOSY、HMQC、HMBCを含むNMR測定により、6・

llydroxyla8iodiplodin

と 決 定 し た 。化 合 物

1

の 絶対 構造 は 化合 物2へ の化 学 転換 、並 ぴ に、 (+ ) .お よび ( −)

MIyI

A

誘 導 体 化 に よ る 改 良

M08her

法 に よ り (

3

6D

と 決 定 し た 。 化 合 物

1

の バ レ イ シ ョ の マ イ ク ロ チ ュ ー バ ー 形 成 誘 導 活 性 は

10

4M

で 認 め ら れ た が 、 ジ ャ ス モ ン 酸 や セ オ ブ ロ キ シ ド よ り も活性は低かった。

    

―993―

(4)

  (2) セ オ ブ ロ キ シ ド 及 び そ の カ ル ボ ニ ル ジ オ キ シ 誘 導 体 の 生 合 成    液体 培 地に重 水素及 び 13C で 標識し た酢酸を 加え、五 theobromae を接 種後7 日問ま た は 14 日 間 培 養 し た 。 生 成 し た 化 合 物 3 と 4 の ア セ チ ル 誘 導 体 を 13C 及 び 2H̲NMR 測定 し、アセ チル基のメチル炭素との相対比から各炭素の 13C の標識率を求めた。その 結果、酢酸のカルボニル炭素とメチル炭素が交互に取り込まれ、両化合物ともテトラケチ ド起源であることが示された。さらに、化合物 4 のカルボニル炭素は酢酸のカルボキシル 基炭素由来であること、酢酸のメチル水素は化合物3 と 4 のメチル基とエボキシ炭素のう ちの一方のメチン水素に取り込まれること、酢酸のメチル重水素は化合物3 及び 4 のメチ ル基に取り込まれる前に、培地中の水素とかなり交換することなどが明らかになった。

   以上 の結果 、セオブロキシドはテトラケチドから6 ・メチルサルチル酸5 、3‑hydroxy

‑toluene6 、 2 ,5‑dihydroxytoluene7 、2‑methyl‑ [1 ,4J‑benzoquinone8 を経て生成する可 能 性 が示 され た。そ こで、推 定される セオブ ロキシド の前駆 体 5 〜 8 ( l0'‑4M )を己 theobromae に 投与し、 セオブ ロキシド の生成量を定量したところ,化合物5 及び 6 の投 与 で は生 成量 が 2 倍 に、化 合物 7 およぴ 8 の投 与では 3 倍に 増加する ことが判 った。 メ チ ル 基を 重 水 素標 識 し た化 合 物 7 を 五 theobromae 培養 液に加え 、化合物 3 及 ぴ4 へ の 生物転換を行ったところ、両化合物のメチル基に重水素が取り込まれることから、推定し た生合成過程が支持された。また、セオブロキシド生産には化合物7 の投与が効果的であ ることが証明された。

   本研 究は、 農業への手u 用が期待されるセオブロキシドの生合成を明らかにするとと もに 、その生 産性向 上を達成 したも のである。よって審査員一同は、李鵬が博士(農 学)の学位を受けるのに十分な資格を有するものと認めた。

CoA

      O ++O

HOOCp ‑ ヤ → や → b     OH    OH

  5678

Fig.l. Biosynthetic Pathway of Theobroxide.(3)

ー 994 ー

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雑誌名 博士論文要旨Abstractおよび要約Outline 学位授与番号 13301甲第4306号.